并联机床运动学标定研究综述

在分析和总结有关并联机床运动学标定方面资料的基础上，详细地阐述了并联机床的加工误差源和运动学标定的进展情况。对并联机床的运动学标定研究提出了几点建议，并指出运动学标定是提高并联机床静态精度的有效方法。     

基于ADAMS和Simulink并联机床联合仿真

通过以3-TPT并联机床作为研究对象,建立该并联机构的运动学逆解方程.然后在ADMAS/View环境中,构建该并联机构的虚拟样机,然后在Simulink环境中建立该虚拟样机的控制系统模型,从而实现对其的联合仿真,得到驱动力以及刀具位移变化曲线.通过对比驱动杆杆长变化曲线,从而验证了运动学逆解方程的准确性.同时也说明该并联机构在空间运动时,具有良好的平稳性.除此之外,利用虚拟样机联合仿真技术对并联机床运动学进行研究,避免了复杂的数学建模与推导,从而大大缩减了运动学分析工作量.     

基于影响系数法的激光切割机床主体机构运动学研究

将3-PUU并联机构作为激光切割机床的主体机构,以对3-PUU并联机构的运动学分析为目的,构建3-PUU并联机构的位置方程,采用虚设机构法建立并联机构的影响系数矩阵,包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵。采用影响系数矩阵和对位置方程微分的方式分别求得并联机构的驱动副与动平台间速度和加速度的映射关系,将影响系数法和微分法所得驱动副速度和加速度图谱与ADAMS仿真结果对比。通过对比3种分析方法所得曲线的一致性,验证运动学理论研究的正确性、仿真验证的可靠性以及作为激光切割机床主体机构的适用性。影响系数矩阵的正确建立也为激光切割机床主体机构的动力学分析、性能指标的建立以及优化设计提供了基础。     

一种新型三腿并联机床的位置空间分析

本文介绍了东北大学新开发的一种新型三腿并联机床，该机床即可进行立式加工又可进行卧式加工。文中对机床的平行约束机构进行了分析，求出了机床的运动学逆解方程。该机床运动学逆解方程形式简单，计算量小，易于进行实时控制，在机械加工等领域具有很高的应用价值。     

一种新型并联机床的运动学分析及受力分析

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的布局设计方案。该并联机床具有工作空间大、可实现姿态角大、位置与姿态解耦等优点，建立了主进给机构的封闭形式的运动学方程，导出了一、二阶运动影响系数矩阵，通过建立机构的静力平衡方程，分析了切削加工载荷在各条驱动腿之间的分配情况，最后，给出了仿真研究的数值实例。     

一种驱动冗余并联机床的铰链间隙误差分析

基于并联机构运动学及概率论,对一种3-DOF驱动冗余并联机床进行了铰链间隙误差分析,分析了球铰间隙对动平台中心点位姿的影响.得到了动平台中心误差分布函数.为驱动冗余并联机构误差分析提供了理论基础,同时为提高并联机床精度提供了理论方法.     

3-HSS并联机床运动学分析及运动仿真

提出一种新型3-HSS并联平动机床,主要研究了该机床的组成及运动学分析;基于虚拟样机技术,利用Pro/E对并联机床整体机构进行了三维建模,利用ADAMS对其进行了运动轨迹仿真分析,证明了所设计并联机构能够按照预先设定的运动轨迹进行运动,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性.     

新型五坐标并联机床的机构学及运动学

提出一种新型的五自由度并联机床,由于结构上的特殊设计,它比传统的并联机床具有更高的精度和刚度,更大的工作空间。主要介绍了所提出的并联机床的机构学和运动学,包括运动学的正逆解算法。     

PRS-XY型混联机构运动学分析和运动控制

在研究PRS-XY型混联平台结构的基础上,建立了该机构的运动学模型,通过逆运动学解析,给出PRS-XY型混联平台的运动控制算法,导出了计算实轴位置的运动学公式.阐述了PRS-XY型混联加工平台的控制过程,提出了在基于Turbo PMAC平台的数控系统中将粗插补和运动学算法下载到Turbo PMAC卡中运行的方法,可以提高机构运动的在线实时控制能力,该方法也可用于其它类型并联机构或机床的控制.     

七轴并联机床加工汽轮机叶片技术及其工作空间干涉检查研究

并联机构自从1980年就应用于机器人作业,但是第一台并联机床却出现在14年以后.目前,研究并联机床在铣削加工能力方面的文献很少,文章着力于研究并联机床在铣削加工尤其是加工自由曲面的能力.文中描述了并联机床在铣削加工汽轮机叶片的实际应用. 研究了基于UG CAD/CAM铣削汽轮机叶片技术,并考虑了并联机床粗加工和半精加工的效率和精加工的精度控制.UG CAM产生的刀具轨迹文件,不能直接被并联机床数控系统识别,所以必须进行后置处理,文中提出了面向七轴并联机床的刀具轨迹后置处理技术,以生成并联机床CNC系统可读的加工代码.最后为了避免机床在加工中的干涉,针对七轴并联机床的特性,提出了快速工作空间检查算法.     

并联机床数控加工的刀具瞬时包络面轮廓线研究

文章对用并联机床进行曲面加工,处于两个加工刀位之间的刀具的平移和旋转的运动速度进行了分析.通过引入在一般运动情况下(包括旋转和平移),通用锥形刀具的瞬时包络面轮廓线的求解公式,得到了用并联机床数控加工中刀具的瞬时包络面轮廓线的解法.对这些轮廓线进行放样处理就可以创建刀具的包络面体.应用上述研究成果可以模拟并联机床曲面加工中已加工表面的形状,文中最后给出了计算实例并进行了验证.     

A new approach for the geometrical calibration of parallel kinematics machines tools based on the machining of a dedicated part

A main limitation of parallel kinematics machine tools (PKM) in high-speed machining tasks is their low level of accuracy compared with serial kinematics machine tools, which is largely due to geometrical transformation errors. These errors can be reduced by identifying the geometrical parameters of the inverse kinematics model integrated in the controller by exteroceptive calibration. The aim of this paper is to propose a new external measurement method in order to perform the geometrical calibration of PKM, taking into account machining requirements. This method is implemented in three steps: machining of a dedicated part, measurement, and identification of the geometrical parameter values. In this paper, the method is described with a particular emphasis on the machined surface profiles of the dedicated part and on the numerical calibration approach. Measurement errors on the machined surface enable the identification of the PKM geometrical parameters. Thus, calibration is performed with respect to machined surface defects without taking into account the entire tool pose defect, as is the case in usual calibration methods. The study is illustrated using the Verne PKM, which is located at IRCCyN (Nantes, France).     

A study of the impact of machine tool structure on machining processes

This paper deals with parallel kinematics machine (PKM) applications for high speed machining. PKM behaviour is anisotropic, so structural deflection due to cutting loads generates different defects in the machined part, according to tool position and orientation in the workspace. The aim of the present study is the definition of a mechanical workspace where the part is machined to a specified quality level. Models of the machine tool structure, the load generated by the cutting phenomena and the machined surface are used to determine this workspace and are applied to a tricept structure with telescopic legs for grooving and drilling operations. A simulation shows that leg deflection gives rise to defects of the machined entity which are evaluated with respect to tool position and orientation. Finally, a mechanical workspace is defined for a drilling process using a tricept structure machine tool.     

三平动冗余驱动并联机床误差分析及标定方法的研究

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床为研究对象,对该机构进行运行学分析,在此基础上以矢量微分法建立包括球铰铰链点、伸缩杆杆长、冗余线性模组的位置和方向向量在内的48个结构参数的误差雅可比矩阵,并在MATLAB中计算得到各误差源对机床动平台末端位姿的影响。建立基于运动学逆解的标定模型,并用Gauss-Newton非线性最小二乘法求解出机构48个结构参数的实际值,通过MATLAB仿真验证了标定算法的有效性。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

一种新型五自由度混联机床的运动及仿真分析

提出用两个二自由度并联机构相串联而成的混联机构作为主进给机构,外加一维运动的工作平台使之能实现五坐标数控加工的一种新型混联机床.其具有结构简单、易于控制的特点.对其机构进行了描述,应用螺旋理论分析了球形五杆机构的运动螺旋及其反螺旋,在此基础上求得其自由度;分析了该混联机床封闭的运动学正反解,用数值方法对其正确性进行了验证;并在此基础上以Visual C 为平台,利用OpenGL对其运动进行了仿真,对设计思想及设计细节进行了验证,为样机制造提供了可靠保证.     

五轴并联机床输入和输出速度处理方法

五轴联动并联机床在伺服输入和刀具运动之间存在复杂的非线性映射关系;同时刀具的直线运动和转动也是耦合在一起的。这给并联机床的速度控制带来了极大不便。本文针对这些问题,研究了并联机床的运动特点,并在此基础上提出了一种处理并联机床速度关系的方法,并对处理过程中的坐标转换问题进行了讨论。该方法在控制软件中得到了验证。     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

扩大并联机床工作空间方法的研究

在计算并联机床工作空间时,由于其约束条件较多,因此在一定程度上影响了它的加工能力,为了扩大它的工作空间,在机床的工作台上安装一个转台,这就涉及到从刀位文件中进行转台转角分解的问题。采用传统的分解方法,住往产生章动角超出机床工作空间的问题。因此,针对机床坐标系和工件坐标系的关系,采用一致坐标系转台转角分解和非一致坐标系转台转角分解方法来解决这个问题。非一致坐标系转台分解是在一致坐标系转台转角分解的基础上进行二次分解,在工件定位时设定初始角,使章动角回到机床的工作空间内,从而达到扩大并联机床工作空间的目的。     

Parallel Kinematic Machine Tools - Current State and Future Potentials

Parallel kinematics have recently attracted attention as machine tools because of their conceptual potentials in high motion dynamics and accuracy combined with high structural rigidity due to their closed kinematic loops. This paper, prepared with input from CIRP colleagues as well as of machine manufacturers and end-users involved in PKM, attempts to review the development of parallel kinematics for machine tools, their practical application and their performance compared to classical machine tools.